اندازه گيري توان اتلافي در موتور

یکی از مهمترین گامها در جهت طراحی و یا تیونینگ موتور اندازه گیری اتلافات موتور و تلاش در جهت کاهش انها می باشد. به عبارت دیگه باید سعی کنیم تا حد امکان راندمان حرارتی و اصطکاکی موتور رو بالا ببریم و این یعنی کاهش مصرف و افزایش توان خالص خروجی :grin: و هیچ کسی نمیتونه بدون اندازه گیری اتلافات موتور و سعی در جهت کاهش اونها اقدام به تیونینگ اصولی و یا طراحی درست موتور بکنه :mosht:
برای همین دیدم شاید بد نباشه که توی یه تاپیک یه مقدار بیشتر این موضوع باز بشه و با هم بحث و تبادل نظر کنیم. :-o

اتلافات در موتور دو دسته هستند:

1- اتلافات حرارتی

2-اتلافات مکانیکی

در ارتباط با اتلافات حرارتی یک راندمان حرارتی برای موتور تعریف می شود که عبارت هست از نسبت بین توان اندازه گیری شده بر روی فلایویل متصل به میل لنگ توسط داینو به توان حرارتی نامی سوخت مصرفی (به عبارت دیگه مقدار توانی که اگر سوخت مصرفی به صورت ایده ال می سوخت ایجاد میشد) جالبه که بگم حتی بهترین موتورهایی بنزینی و دیزل که در دنیا تولید شده اند یا میشن راندمان حرارتی بیشتر از 30 درصد ندارند! :old:

اما در اینجا من نمیخوام در مورد اتلافات حرارتی چیزی بگم و یه مقدار میخوام وارد بحث اتلافات اصطکاکی بشم :-D

اما اتلافات اصطکاکی خودش به دو دسته تقسیم میشه:

1- اتلافات مکانیکی یا Mechanical
این اتلافات مربوط به اصطکاک مکانیکی بین قطعات هست. یکی از مهمترین اونها اصطکاک مربوط به حرکت پیستون و رینگها بر روی جداره ی سیلندر هست علاوه بر اون بسته به نوع موتور قطعات مختلفی ممکنه با استفاده از پولی و تسمه یا زنجیر و چرخ زنجیر یا مجموعه ای از چرخدنده ها ، گشتاور اصطکاکی بگیرند مثلا واتر پمپ ، پمپ بنزین مکانیکی ، میل سوپاپ ، اویل پمپ ، پمپ هیدرولیک فرمون ، دینام ، کمپرسور کولر و اگه ماشین دارای سوپرچارجر باشه کمپرسور اون هم توان اصطکاکی خیلی زیادی از پولی میل لنگ خواهد گرفت و ....
علاوه بر اون اصطکاک بین گژن پین و بوش اون و همین طور اصطکاک در کپه شاتونها و در یاتاقانهای متحرک و ثابت و بغل یاتاقانی ها و ... همه و همه در این دسته هستند. جالبه بگم که اگر ماشین سوپرچارجر نداشته باشه تقریبا 60 الی 70 درصد این اصطکاک مکانیکی مربوط به پیستون و رینگها میشه :old:

2- اتلافات مربوط به پمپاژ یا pumping
این اتلافات همون طور که از اسمشون معلوم هست مربوط به ورود مخلوط سوختنی به درون سیلندرها و خروج گازهای حاصل از احتراق از سیلندرها هست. به عبارت دیگه ما برای ورود مخلوط سوخت و هوا به درون سیلندر و خروج گازهای احتراق از سیلندر باید توان مصرف کنیم که بهش میگیم اتلافات پمپاژ. :zz:

هرچه rpm زیادتر بشه اتلافات پمپاژ هم بیشتر خواهد شد.

هرچه فشار مخلوط وردی به سیلندرها بیشتر باشه باز هم باعث افزایش اتلافات پمپاژ میشه.

قبل از اینکه بخوام روشهای اندازه گیری توان اصطکاکی اتلافی رو بگم سه تا اصطلاح هست که باید اول در مورد اونها یه کم توضیح بدم:

fhp یا (Friction horse power)
fhp در حقیقت همون توان اصطکاکی اتلافی در موتور هست که در بالا در مودرش صحبت شد.

bhp یا (Brake horse power)
bhp در حقیقت توان خروجی خالص اندازه گیری شده توسط داینو بر روی فلایویل هست.(که این در حقیقت توان واقعی ای هست که موتور به ما تحویل میده)

ihp یا (Indicator horse power)
ihp به معنی توان اندازه گیری شده در مرحله ی انفجار بر روی اندیکاتور هست. اندیکاتور در حقیقت مجهز به یک سنسور فشار سنج هست که درون سیلندر نصب میشه و میتونه فشار درون سیلندر رو در حین کار کردن موتور اندازه گیری کنه(ممکنه این تصور برای کسی پیش بیاد که در این صورت فرق بین سنسور فشار اندیکاتور و کمپرس سنج چیست؟ :ques: باید بگم که اینا به هیچ وجه بهم هیچ ربطی ندارن کمپرس سنج همون طور که میدونید به جای شمع وصل میشه و میتونه فشار تراکم سیلندر رو اندازه گیری کنه در حالی که اون سیلندر کار نمیکنه اما سنسور فشار سنج اندیکاتور یه جایی درون سیلندر وصل میشه و این در حالی هست که شمع سر جای خودش هست و اون سیلندر داره کار میکنه و اندیکاتور فشار درون سیلندر رو در مرحله انفجار به ما میده که ازاهمیت خیلی بالایی برخوردار هست همون طور که گفتم چون اندیکاتور باید تغییرات فشار درون سیلندر رو به ما بده در حالی که سیلندر داره کار میکنه باید بتونه دما و فشار بالای درون سیلندر رو در مرحله ی انفجار تحمل کنه علاوه بر اون سنسور اون باید دارای ابعاد فوق العاده کوچیکی باشه و ... برای همین اندیکاتور ها دارای قیمت خیلی بالایی هستند)
سنسور فشار اندیکاتور فشار درون سیلندر در مرحله ی انفجار رو در هر لحظه اندازه گیری میکنه و یه سنسور دیگه که روی میل لنگ وصل می کنیم حجم محفظه ی احتراق رو در هر لحظه اندازه گیری میکنه (ما به مبدل این سنسور زاویه ای باید قطر پیستون و گام پیستون و موقعیت TDC و موقعیت اولیه به عنوان رفرنس رو بدیم و اون حجم درون سیلندر رو در هر لحظه اندازه گیری میکنه. حالا خروجی سنسور فشار درون سیلندر و سنسور زاویه ای به انالیزور اندیکاتورمون میره حالا ما در هر لحظه فشار درون سیلندر و و حجم سیلندر رو در هر لحظه داریم نتیجه اینکه منحنی P-V سیلندر رو داریم و همون طور که میدونید سطح زیر منحنی P-V کار انجام شده توسط سیستم ترمودینامیکی هست لذا دستگاه میتونه کار انجام شده بر روی پیستون رو در مرحله ی انفجار با استفاده از منحنی P-V ای که در مرحله ی انبساط بدست اورده بود محاسبه کنه و به ما توان بدست اومده در مرحله انفجار رو به همراه منحنی P-V به عنوان خروجی میده که به این توان حاصل در مرحله انفجار ihp میگیم.

---------- Post added at 10:33 AM ---------- Previous post was at 10:30 AM ----------

وشهای اندازه گیری توان اتلافی اصطکاکی در موتور.
روش اول:
در این روش ما ابتدا با استفاده از داینو مقدار bhp رو بر روی فلایویل اندازه گیری میکنیم و مقدار ihp رو هم برای هر کدام از سیلندرها با استفاده از اندیکاتور همون طور که در بالا توضیح داده شد اندازه گیری میکنیم و مقدار ihp کل موتور رو با جمع کردن مقدار ihp هر کدوم از سیلندرها اندازه گیری میکنیم. حالا مقدار توان اصطکاکی اتلافی یعنی fhp رو همون طور که مشخصه میتونیم به راحتی از رابطه ی زیر محاسبه کنیم:


bhp -( کل) fhp = ihp


روش دوم:
از اونجایی که بدست اوردن ihp با استفاده از اندیکاتور یه مقدار مشکل هست و ممکنه یه کم پیچیده به نظر برسه میتونیم از روش زیر هم استفاده کنیم.
توی این روش ابتدا یک بار در حالی که همه ی سیلندرها دارن کار میکنن بر روی داینو پلات می گیریم و مقدار توان خالص خروجی رو بدست میاریم و اسمشو میذاریم bhp .
حالا وایر سیلندر اول رو میکشیم و دوباره با داینو روی فلایویل پلات میگیریم و مقدار توان بدست اومده رو bhp1 می نامیم.(نکته ای که وجود داره اینه که با کشیدن وایر سیلندر 1 توان حاصل از اون در مرحله ی انفجارش یعنی ihp1 صفر میشه چون دیگه احتراق در اون صورت نمیگیره ولی اصطکاک های مکانیکی و پمپاژی مربوط به اون باقی میمونه)
حالا وایر سیلندر شماره ی 2 رو میکشیم و وایر سیلندر شماره ی 1 رو وصل میکنیم و دوباره با داینو پلات می گیریم توان بدست اومده رو bhp2 می نامیم.
همین کار رو برای همه ی سیلندرها انجام میدیم و مقدار توان بدست اومده رو bhp3 ...الی اخر می نامیم .
حالا با استفاده از روابط زیر به راحتی مقدار توان اتلافی اصطکاکی رو محاسبه میکنیم:


(سیلندر اول) bhp - bhp1 = ihp1

(سیلندر دوم) bhp - bhp2 = ihp2
.
.
.
(سیلندر n ام) (bhp - bhp(n) = ihp(n

bhp - (سیلندر n ام )fhp = ihp1 + ihp2 + ihp3 +...+ ihp


روش سوم:
این روش در حقیقت یدک کردن موتور هست. برای انجام اینکار شما نیاز به یک داینوی یونیورسال دارید. و در این روش ما مقدار fhp یعنی توان اتلافی رو به صورت مستقیم اندازه گیری میکنیم. برای انجام اینکار فلنج داینوی یونیورسال رو به فلایویل وصل می کنیم و وایرهای همه ی شمعها رو میکشیم حالا میذاریم داینو موتور رو یدک کنه و پلات میگیریم منحنی بدست اومده منحنی fhp نسبت به دور موتور هست که مد نظر ما بود. :-? در اینجا فقط تنها نکته ای که وجود داره اینه که اگه داینوی شما از نوع ترمز ابی هست باید در مخزن ابی بریزید که تقریبا هم دمای با دمای اب موتور توی شرایط کاری مورد نظر باشه مثلا توی مخزن اب 70 الی 80 درجه ی سانتی گرارد باید بریزید و اگه داینوی شما با کلاس تر هست :-| و دارای هیتر و کولر مخزن اب هست دمای پری ست ترموستات رو روی 70 الی 80 درجه تنظیم کنید.
نکته ی بسیار مثبت در مورد این روش این هست که:

1-مقدار fhp به صورت مستقیم بدست میاد.

2- به راحتی میتونید تاثیر عوامل مختلف رو در اتلافات اصطکاکی موتور بررسی کنید و سهم هر یک از اجزا رو در اتلافات اصطکاکی اندازه گیری کنید و با ایجاد تغییرات، نتایج رو به راحتی بررسی کنید برای مثال میتونید به راحتی مثلا یکی از رینگهای تراکم سیلندر شماره ی 1 رو بردارید و بعد دوباره fhp رو بدست بیارید و تاثیر اون رینگ رو توی اتلافات بررسی کنید یا اینکه مثلا پیستونها رو عوض کنید و تفاوت در اتلافات پیستونهای جدید و قبلی رو بررسی کنید و هزاران مورد دیگه :-x

تنها نکته ی منفی در مورد این روش نیاز به یک داینوی یونیورسال هست که خدا تومن پولشه :cry:
البته اونایی که توی ایران نیستن به راحتی میتونن برن یکی از این داینو شاپ هایی که داینوی یونیورسال داره و حالشو ببرن البته بازم کرایه ی ساعتی داینوی یونیورسال خیلی بیشتر از داینوی عادی هست
منبع: تی تی